基于空气动力学补偿的四旋翼无人机飞行控制与轨迹规划
发布时间：2021-08-16 22:48
近些年来,四旋翼无人机技术发展迅速。四旋翼无人机能够进行垂直起降,定点悬停,并且能够进行前后、左右、上下、偏航飞行,具有较好的灵活性,操控简单,同时其尺寸可以做的很小,能够在受限空间中作业。因此,四旋翼无人机受到了越来越多的重视并已经非常广泛地应用于军事,航拍,地理勘测等领域。但由于四旋翼无人机系统属于典型的欠驱动系统,且容易受到外界不确定因素的干扰,这使得对于四旋翼无人机的研究充满挑战性。本文通过介绍四旋翼无人机的发展背景和研究意义,以及国内外一些研究机构对于四旋翼无人机的研究现状,来分析目前四旋翼无人机研究领域的研究方向以及存在的挑战,并以此为基础,开展四旋翼无人机动力学建模,飞行控制器设计,以及飞行轨迹规划方面的研究,并使无人机能够精准跟踪复杂轨迹并安全穿越一个具有一定倾角,狭窄的窗口。本文以微型四旋翼无人机为研究平台,分析四旋翼无人机的结构特点和飞行原理,结合牛顿-欧拉公式建立四旋翼无人机的数学模型。针对数学模型精度的高低会对控制器控制效果产生影响的问题,本文在传统四旋翼无人机数学模型的基础上,研究空气动力学对于无人机的影响并建立四旋翼无人机空气动力学扰动模型,通过实验识别模型...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Md4-200四旋翼无人机[4]
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-3-2010年，法国Parrot公司发布世界上第一款真正受到大众关注的四旋翼无人机AR.Drone[5]（如图1-2所示），这款无人机通过为螺旋桨加上涵道，使无人机螺旋桨在具备更好的气动性能的同时，安全性也得到大大提高。通过光流技术的使用，这款无人机可以检测位置偏移量并通过飞控来实现自我调整，使无人机具备了一定的自主定位的功能，并能够实现稳定悬停或大角度偏转等飞行任务。在操作者使用上，这款无人机可以通过手机进行控制，还可以将其搭载的相机所拍摄到的图像通过WIFI传送到用户的手机上。图1-2法国AR.Drone无人机[5]到了2012年，大疆公司推出到手即飞的世界首款航拍一体机“大疆精灵Phantom1”（如图1-3所示），这款无人机集成了高寿命、稳定的飞行动力系统，并配置定制的无线电遥控系统，相关的飞行参数及功能在出厂前就已经设置并调试好，可以实现即刻飞行，同时飞机上可以根据用户意愿搭载GoPro或者其他轻便相机，从而实现无人机的航拍功能，大疆Phantom1的发布使得航拍真正走入大众生活。大疆也因此名声大噪，随后大疆在无人机上集成导航避障，机器视觉，集群控制技术并发布多款Phantom系列，Inspire等系列无人机，逐渐成长为无人机行业中的领军企业。图1-3大疆Phantom1航拍无人机[6]
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-3-2010年，法国Parrot公司发布世界上第一款真正受到大众关注的四旋翼无人机AR.Drone[5]（如图1-2所示），这款无人机通过为螺旋桨加上涵道，使无人机螺旋桨在具备更好的气动性能的同时，安全性也得到大大提高。通过光流技术的使用，这款无人机可以检测位置偏移量并通过飞控来实现自我调整，使无人机具备了一定的自主定位的功能，并能够实现稳定悬停或大角度偏转等飞行任务。在操作者使用上，这款无人机可以通过手机进行控制，还可以将其搭载的相机所拍摄到的图像通过WIFI传送到用户的手机上。图1-2法国AR.Drone无人机[5]到了2012年，大疆公司推出到手即飞的世界首款航拍一体机“大疆精灵Phantom1”（如图1-3所示），这款无人机集成了高寿命、稳定的飞行动力系统，并配置定制的无线电遥控系统，相关的飞行参数及功能在出厂前就已经设置并调试好，可以实现即刻飞行，同时飞机上可以根据用户意愿搭载GoPro或者其他轻便相机，从而实现无人机的航拍功能，大疆Phantom1的发布使得航拍真正走入大众生活。大疆也因此名声大噪，随后大疆在无人机上集成导航避障，机器视觉，集群控制技术并发布多款Phantom系列，Inspire等系列无人机，逐渐成长为无人机行业中的领军企业。图1-3大疆Phantom1航拍无人机[6]
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于反馈线性化的四旋翼无人机姿态控制研究[J]. 张文清,徐雪松,刘瑞. 计算机仿真. 2019(01)
[2]BP神经网络PID控制器在无人机编队飞行中的应用[J]. 牧彬,米征,盛凯,高利娃. 测控技术. 2017(04)
[3]基于Sigmoid函数的四旋翼无人机轨迹规划算法[J]. 陈雯雯,刘明,雷建和,王冲,李伟. 控制工程. 2016(06)
[4]四旋翼无人机在云南应急测绘保障中的应用[J]. 李超,柯尊杰,陈姣. 地矿测绘. 2015(03)
[5]基于模糊PID的无人机姿态控制器的设计[J]. 陈鹏,段凤阳,张庆杰,郑志成,肖伟. 弹箭与制导学报. 2015(01)
[6]无人直升机的发展及其军事应用[J]. 周建军,陈超,崔麦会. 航空科学技术. 2003(01)
本文编号：3346524
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Md4-200四旋翼无人机[4]
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-3-2010年，法国Parrot公司发布世界上第一款真正受到大众关注的四旋翼无人机AR.Drone[5]（如图1-2所示），这款无人机通过为螺旋桨加上涵道，使无人机螺旋桨在具备更好的气动性能的同时，安全性也得到大大提高。通过光流技术的使用，这款无人机可以检测位置偏移量并通过飞控来实现自我调整，使无人机具备了一定的自主定位的功能，并能够实现稳定悬停或大角度偏转等飞行任务。在操作者使用上，这款无人机可以通过手机进行控制，还可以将其搭载的相机所拍摄到的图像通过WIFI传送到用户的手机上。图1-2法国AR.Drone无人机[5]到了2012年，大疆公司推出到手即飞的世界首款航拍一体机“大疆精灵Phantom1”（如图1-3所示），这款无人机集成了高寿命、稳定的飞行动力系统，并配置定制的无线电遥控系统，相关的飞行参数及功能在出厂前就已经设置并调试好，可以实现即刻飞行，同时飞机上可以根据用户意愿搭载GoPro或者其他轻便相机，从而实现无人机的航拍功能，大疆Phantom1的发布使得航拍真正走入大众生活。大疆也因此名声大噪，随后大疆在无人机上集成导航避障，机器视觉，集群控制技术并发布多款Phantom系列，Inspire等系列无人机，逐渐成长为无人机行业中的领军企业。图1-3大疆Phantom1航拍无人机[6]
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-3-2010年，法国Parrot公司发布世界上第一款真正受到大众关注的四旋翼无人机AR.Drone[5]（如图1-2所示），这款无人机通过为螺旋桨加上涵道，使无人机螺旋桨在具备更好的气动性能的同时，安全性也得到大大提高。通过光流技术的使用，这款无人机可以检测位置偏移量并通过飞控来实现自我调整，使无人机具备了一定的自主定位的功能，并能够实现稳定悬停或大角度偏转等飞行任务。在操作者使用上，这款无人机可以通过手机进行控制，还可以将其搭载的相机所拍摄到的图像通过WIFI传送到用户的手机上。图1-2法国AR.Drone无人机[5]到了2012年，大疆公司推出到手即飞的世界首款航拍一体机“大疆精灵Phantom1”（如图1-3所示），这款无人机集成了高寿命、稳定的飞行动力系统，并配置定制的无线电遥控系统，相关的飞行参数及功能在出厂前就已经设置并调试好，可以实现即刻飞行，同时飞机上可以根据用户意愿搭载GoPro或者其他轻便相机，从而实现无人机的航拍功能，大疆Phantom1的发布使得航拍真正走入大众生活。大疆也因此名声大噪，随后大疆在无人机上集成导航避障，机器视觉，集群控制技术并发布多款Phantom系列，Inspire等系列无人机，逐渐成长为无人机行业中的领军企业。图1-3大疆Phantom1航拍无人机[6]
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于反馈线性化的四旋翼无人机姿态控制研究[J]. 张文清,徐雪松,刘瑞. 计算机仿真. 2019(01)
[2]BP神经网络PID控制器在无人机编队飞行中的应用[J]. 牧彬,米征,盛凯,高利娃. 测控技术. 2017(04)
[3]基于Sigmoid函数的四旋翼无人机轨迹规划算法[J]. 陈雯雯,刘明,雷建和,王冲,李伟. 控制工程. 2016(06)
[4]四旋翼无人机在云南应急测绘保障中的应用[J]. 李超,柯尊杰,陈姣. 地矿测绘. 2015(03)
[5]基于模糊PID的无人机姿态控制器的设计[J]. 陈鹏,段凤阳,张庆杰,郑志成,肖伟. 弹箭与制导学报. 2015(01)
[6]无人直升机的发展及其军事应用[J]. 周建军,陈超,崔麦会. 航空科学技术. 2003(01)
本文编号：3346524
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